Leistungsspektrum:

Angewandte Forschung für den Mittelstand 4.0 Die Forschungstätigkeiten im Anwendungslabor Industrie 4.0 der Technischen Hochschule Deggendorf befassen sich mit intelligenten Lösungen exakt zu den Herausforderungen und Aufgabenkomplexen, denen sich mittelständische Unternehmen in der Unikatproduktion gegenübersehen. Für dieses strategische Projekt wurden mit Unterstützung der Hochschulleitung in den Jahren 2016 und 2017 über 300.000 Euro investiert:

• Spannsysteme
• Ein kollaborativer Roboter
• Fahr- und Navigationssystem
• Software (CAD/CAM/CAP/CAQ).

Verschiedene Industriepartner haben sich am Anwendungslabor 4.0 finanziell beteiligt, weil die erarbeiteten Lösungen praxisnah sind und dabei helfen, die Zukunft erfolgreich zu gestalten. Neben den Direktförderungen aus der Wirtschaft gibt es selbstverständlich auch laufende Förderanträge zu unseren Forschungsthemen.

Viele Details und einzelne Problemlösungen wurden auch bereits erfolgreich realisiert, konnten bis heute jedoch aufgrund mangelnder Demonstrationsmöglichkeiten nicht im gesamten funktionalem Zusammenhang der Öffentlichkeit präsentiert werden.

Unsere Forschungsaktivitäten erfolgen im Einzelnen in den folgenden Blöcken:

1. Konstruktion der Werkzeuge: Zuerst erfolgt eine technologiespezifische, voll parametrische, templatebasierte Konstruktion der Werkzeuge und Formen bestehend aus Ihren Unikat-Komponenten. In die CAD-Datensätze der Unikate sind bereits alle für die Planung und Steuerung, NC-Programmierung, Fertigung und Vermessung notwendigen Informationen enthalten. Dies geschieht App-basiert auf Basis eines durchgängigen Datenbanksystems mittels unterstützenden Klassifizierungen.
2. Planung und Steuerung der Unikate: Anschließend erfolgt eine klassenbasierte, automatisierte Planung und Steuerung der Unikate über die verschiedenen Ressourcen (Maschinen, Wärmebehandlung, Vermessung)
3. Materialbezogene Logistik: Die materialbezogene Logistik erfolgt voll automatisiert mit Hilfe eines selbstfahrenden Roboters, ebenfalls basierend auf Klassifikation und Datenbankmechanismen.
4. NC-Programmierung und Simulation: Die der Fertigung vorgelagerte, externe NC-Programmierung und Simulation erfolgt ebenso automatisiert auf Basis von Klassifikation und Datenbankmechanismen. Zudem unterstützt hier die Feature-basierte Codierung der parametrischen Konstruktion.
5. Toolmanagement-System: Um diese Bauteile auf der Bearbeitungsmaschine abarbeiten zu können, wird derzeit ein datenbank- und klassenbasiertes Toolmanagement-System entwickelt. Hier werden die Schnittwerte und weitere Maschinen- und Bearbeitungsparameter klassifiziert zentral über die Datenbank bereitgestellt, um über gezielte Auswertungen Wissensmanagement zu ermöglichen.
6. Spannsystem: Ein Spannsystem ist das unverzichtbare Bindeglied für die Aufspannungen auf unterschiedlichen Maschinen.
7. Datenbankkopplung: Die Maschinen selber geben ebenfalls über eine Datenbankkopplung stets ihren Status zurück an das Werkstattsteuerungsmodul und lösen so selbstständig Folgevorgänge aus. Obwohl jedes Unikat einen individuellen Arbeitspfad mit unterschiedlichen Maschinen in unterschiedlichen Reihenfolgen besitzt, wird mit den beschriebenen Mechanismen auch für Unikate eine 100% Automatisierung möglich.
8. Qualitätsmanagement: Im so ermöglichten neuen Prozess ist das Qualitätsmanagement an anderer Stelle (früher im Prozess) positioniert (Grafik). Vermessungen auf unterschiedlichen Messmodalitäten sind ebenfalls auf Klassifikation und Datenbank-Nutzung ausgelegt.
9. Rolle Menschen/Mitarbeiter: Ein wichtiger Aspekt und Forschungsschwerpunkt ist auch die Rolle des Menschen/Mitarbeiters da aufgrund der geänderten Vorgehensweise prozessual und organisatorisch neue Ansätze verfolgt werden müssen: Die wissenschaftliche Aufgabe im Anwendungslabor Industrie 4.0 der Technischen Hochschule Deggendorf ist nicht allein eine Maschine voll auszulasten. Vielmehr sollen alle im industriellen Umfeld geforderten Ansprüche adressiert werden:

• horizontale und vertikale Vernetzung
• hohe Maschinenauslastung
• hoher Durchsatz von Werkstücken

Industrielle Anwender fordern eine allgemeingültige und vor allem vollständige Betrachtung des Prozesses. Die Fragestellungen und entstehende Probleme im Prozess werden an beliebigen Stellen oft auf andere Bereiche der Unikatfertigung verlagert – meist mit dort entstehendem größerem Aufwand:

• Hoher NC-Programmieraufwand ohne Automation
• händische Planung für jedes anstehende Unikat
• großer Spannaufwand an der Maschine weil die Spannthematik nicht im Vorfeld gelöst oder simuliert wurde
• Wartezeiten an den Bearbeitungszentren aufgrund fehlender Materialien und Vorleistungen
• Eliminierung von Messtätigkeiten aus separaten Prozessschritten und Räumlichkeiten durch Integration in die Zerspanungsprozesse

Unsere weiteren Forschungsthemen:

• Die Integration moderner Kommunikationsmittel wie mobile Endgeräte mit userspezifischen, fachlich ausgereiften Applikationen
• Nutzung von Maschinendaten für die Erhöhung der OEE (Overall Equipment Effectiveness) und für die Schaffung von Echtzeit- Instandhaltungsszenarien
• maschinelles Lernen (non personales Wissen und Wissensmanagement)
• Agumented Reality zur modernen Prozessüberwachung

Das sind die Kernkompetenzen unseres Anwendungslabors 4.0 entlang der Prozesskette in der Unikatfertigung:

• Projektierung und Prozessmanagement
• CAD- Automation, Parametrische Baugruppenerstellung und Template-Technik
• NC-Programmiersystematik und Programmierbaukästen
• Standardisierung, Modularisierung und Baukastensysteme in CAD und CAM
• Automatisationsfähiges Bauteilrüsten auf Bearbeitungs- und Messmaschinen
• Planungssystematik und –automation
• Bauteil-Logistik und-automation
• Bearbeitungssimulation
• Werkzeug- und Toolmanagement komplexer Bearbeitungen
• Integration automatisierbares Qualitätswesen für Unikate
• Betriebsdatenerfassung und-auswertung
• Betriebsdatenbasierte Regelkreise
• Wissensmanagement in der Unikatfertigung
• Arbeitsorganisation für Automation in der Unikatfertigung

Ausbildung und Lehre: Vor dem Hintergrund des demografischen Wandels verlangt auch die Ausbildung und Lehre nach entsprechend zeitgemäßer, industrienaher und anwendungsorientierter Wissensvermittlung. Genau so, wie diese im Anwendungslabor Industrie 4.0 derzeit entwickelt und angewendet wird. Auch bei der studentischen Ausbildung wird immer mehr Wert auf die Vermittlung von Prozesswissen gelegt. Die Optimierung isolierter, einzelner Tätigkeitsfelder tritt dabei ein wenig in den Hintergrund. Es ist sinnvoller, massiv Rüst- und Verteilzeiten zu eliminieren, als mit sehr hohem technischen Aufwand wenige Minuten Hauptzeit einzusparen. Dies sollte ein typisches Beispiel für die Optimierung der Unikatfertigung sein. Hier werden Lean Ansätze zur systematischen Potenzialfindung des Digitalisierungspotenzials in der Unikatfertigung genutzt.